火山岩岩相逐级识别方法与流程

1.本发明涉及石油行业中火山岩储层岩相识别技术领域，尤其涉及一种火山岩岩相逐级识别方法。


背景技术：

2.随着国内外火山岩油气藏不断被发现，火山岩储层已成为一种特殊的油气储层，并受到国内外石油公司的广泛重视。勘探实践和相关研究证实，火山岩油气藏评价中，有利储层是火山岩油气藏勘探成功的关键，而岩相识别是火山岩储层研究的主要内容之一。由于后期强烈剥蚀改造，火山机构不完整，平面上火山岩岩相不连续，岩相与岩性变化较大，非均质性强，油气往往聚集在孔隙裂缝发育的火山角砾岩或火山熔岩里，岩性识别是火山岩油藏评价的关键和难点。
3.目前，国外针对火山岩的岩相识别的研究比较重视微地震技术和地震数据本身的层位解释，中国则比较重视发展火山岩岩相地震预测技术。相比于识别火成岩岩相，火山岩岩相的识别由于火山岩岩相变化快、物性复杂，存在难以直接利用地震资料识别出火山岩中的火山熔岩、火山碎屑岩等具体岩相的问题。火山岩油气藏钻井成本高、风险大，因此对火山岩岩相作出准确的识别就显得非常重要。就目前火山岩岩相识别方法来说，单一方法存在多解性，难以获得好的预测效果。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种火山岩岩相逐级识别方法。该识别方法采用“井-磁-电-震”逐级控制预测火山岩岩相的方法，降低了单一方法预测岩相带来的多解性，能够更加准确预测火山岩岩相的分布。
5.为了达到上述目的，本发明提供了一种火山岩岩相逐级识别方法，其包括：
6.步骤一，获取已钻井资料、测井资料、磁异常资料、地震资料，划分已知火山岩岩相类型；
7.步骤二，建立相-磁关系图版、相-电关系图版、相-震关系图版；
8.步骤三，根据所述相-磁关系图版中的磁异常情况，初步划分所述磁异常资料的岩相范围；
9.步骤四，在步骤三划分结果的基础上，根据所述相-电关系图版中的关键参数反演，进一步细分所述测井资料的岩相；
10.步骤五，根据所述相-震关系图版，对所述地震资料进行地震剖面反射特征分析，并利用步骤三和步骤四的划分结果进行综合解释，完成火山岩岩相逐级识别。
11.上述火山岩岩相逐级识别方法能够充分发挥各种资料的优势，弥补各自不足；同时结合钻井资料和测井解释，使解释成果更具客观性，提高解释的可靠性。上述识别方法通过对研究区域的岩心、录井等资料的深入挖掘，能够实现已钻井火山岩岩性岩相的细分，结合测井曲线、磁异常、地震资料建立相-电关系图版、相-磁关系图版、相-震关系图版，充分
利用岩性岩相在磁异常、电性、地震关系中的响应特征，根据能够区别这些岩性岩性的典型曲线进行针对性反演，采用多方法相互印证、逐级预测、分级排除的思路，提高预测的准确度。
12.根据本发明的具体实施方案，步骤一中，岩相划分过程可以包括应用已钻井的录井资料和取心资料划分井上岩相，确定火山岩岩相类型。在一些具体实施方案中，步骤一中确定火山岩岩相类型的方法可以具体包括：利用已钻井岩心，通过岩心观察、镜下薄片鉴定等，确定岩样的特征岩性、特征结构、特征构造等来判断岩相类型。例如：对岩性为凝灰质砂砾岩等、特征结构为陆源碎屑结构、特征构造为块状构造、韵律层理、水平层理、交错层理、槽状层理、粒序层理的岩样，判断其属于火山沉积相。
13.根据本发明的具体实施方案，步骤一中，所述磁异常资料一般包括磁异常平面图；所述磁异常平面图一般为高精度磁异常平面图，所述磁异常平面图的精度可以控制为1:5万，总误差一般不大于5nt。
14.根据本发明的具体实施方案，步骤一中，所述测井资料可以包括电阻值测井曲线图和自然伽马值测井曲线图。
15.根据本发明的具体实施方案，步骤一中，所述地震资料一般包括地震相波形分类属性图。
16.根据本发明的具体实施方案，步骤二中，所述相-磁关系图版、相-电关系图版、相-震关系图版可以通过交汇图分析方法建立。所述交汇图一般是以散点的形式在二维坐标系内显示数据点，通过观察和分析数据的分布形态、以及各类数据之间的关系，能够综合分析数据代表的信息。
17.根据本发明的具体实施方案，步骤二中，可以通过结合已钻井不同岩相在磁异常的响应特征，建立相-磁关系图版。
18.根据本发明的具体实施方案，上述磁异常的获取方法一般为：对磁力异常资料进行磁力异常延拓计算，以获取研究区域基底的剩余磁力异常，然后通过延拓、滤波处理及正演剥层处理，提取由火山岩引起的磁异常。从已钻井岩相及磁异常数据入手，统计不同岩相的磁异常数据，做散点交汇图，分析不同岩相磁异常范围特征，建立不同类型岩相的磁异常信息图版。
19.根据本发明的具体实施方案，步骤二中，可以通过结合已钻井不同岩相在测井曲线的电性响应特征，建立相-电关系图版。
20.根据本发明的具体实施方案，上述测井曲线获取方法一般包括：通过测量岩层的电化学特征、导电特征、放射性等地球物理特征，获取测井曲线，在测量上述地球物理信息时，可以将地面电测仪由测井电缆下入井内，使地面电测仪可沿着井筒连续记录随深度变化的各种参数。
21.在本发明的具体实施方案中，利用测井曲线变化特征可以较好地对钻井全井段火山岩岩性和岩相进行识别。按不同岩相统计样品的典型测井曲线响应特征，做测井曲线数据散点交汇图，划分不同岩相的测井曲线数据响应范围，建立相-电关系图版。
22.根据本发明的具体实施方案，步骤二中，可以通过结合已钻井不同岩相在地震剖面上的响应特征，建立相-震关系图版。
23.根据本发明的具体实施方案，上述地震剖面的获取方法一般包括：通过数据的采
集处理，形成的地下波阻抗反射界面的剖面，然后从已知井火山岩岩性及岩性组合对应的地震响应特征出发，对火山岩岩相的地震反射特征进行总结，建立岩相与地震关系图版。在一些具体实施方案中，地震剖面的反射特征主要表现在形态、连续性、振幅、频率等参数上的不同。如爆发相主要以火山角砾岩为主，外形呈盾状或残余盾状，内部为杂乱或空白反射，中-低频，中等振幅，连续性差。
24.在本发明的具体实施方案中，上述火山岩岩相逐级识别方法采用客观的地震属性和聚类分析地震相技术，在平面上实现了基底岩性的识别，提高了岩性识别的准确率，对盆地(尤其是中国东部盆地)基底岩性识别具有重要的借鉴意义。
25.根据本发明的具体实施方案，步骤三包括根据磁异常响应特征在所述磁异常资料上划分火山爆发相和火山溢流相、沉积相、火山沉积相。在本发明的具体实施方案中，优选地，所述火山爆发相和火山溢流相的磁异常数据为强正异常，所述火山沉积相的磁异常数据为弱磁异常，所述沉积相的磁场数据为负磁异常。在一些具体实施方案中，所述火山爆发相和火山溢流相的磁异常数据一般在( 150nt)至( 1000nt)之间，所述火山沉积相的磁异常数据一般在(-150nt)至( 150nt)之间，所述沉积相的磁异常数据一般在(-600nt)至(-150nt)之间。
26.根据本发明的具体实施方案，步骤四中，所述关键参数一般为测井曲线的关键参数，例如电阻值(rt值)和自然伽马值(gr值)等。
27.根据本发明的具体实施方案，步骤四中，在所述测井资料上进一步细分岩相的方法可以包括：以所述相-电关系图版为划分依据，将所述测井资料中电阻值大于等于35-45ωm的区域划分为火山溢流相、沉积相，将电阻值小于35-45ωm的区域划分为火山碎屑相(包括火山爆发岩相)、火山沉积相。步骤四还可以包括利用自然伽马值划分所述火山溢流相，将所述测井资料中自然伽马值小于70-80api的区域划分为基性火山溢流相(如玄武岩)，gr值大于等于70-80api的区域划分为中酸性火山溢流相(如安山岩和流纹岩)。
28.根据本发明的具体实施方案，步骤五中，所述地震剖面反射特征数据相属性分析一般包括：描述地质信息的空间变化，根据地震波形变化划分并归类地震相；再根据地震相分布，对步骤四的划分结果进行地质信息进行标定，得到与地震相分布对应的岩相图，完成火山岩岩相逐级识别。在一些实施方案中，所述地震相属性具体可以包括外形、内部特征、连续性、振幅、频率、相位等。
29.根据本发明的具体实施方案，步骤五中，上述地震剖面反射特征数据相属性分析具体过程可以是：通过提取地震信息在空间上的相似性来描述地质信息的空间变化；在特定目的层时窗内，根据地震道波形特征，刻画地震波形在横向上的变化，在平面上区分出不同的地震相类型；根据波形分类结果，各个地震道形成离散的地震相，对这些离散的地震相进行平面归类，得到平面地震相图；然后通过已钻井揭示的地质信息进行标定，对波形分类的结果进行综合地质解释，最终得出与地震相分布相对应的岩相图，即由地震相转化为岩相，完成火山岩岩相逐级识别。
30.本发明的有益效果包括：
31.1、本发明提供的识别方法将地质-地震资料结合，采用“井-磁-电-震”逐级控制识别火山岩岩相的思路，形成了一套火山岩岩相逐级识别新技术，这种多级控制的方法降低了火山岩岩相识别的多解性，能够精确预测地各类岩相在平面上的展布范围，为油田寻找
火山岩岩相有利区提供了技术支持；
32.2、从实际钻探的结果来看，利用火山岩岩相逐级识别技术识别的各类岩相发育区与钻井结果具有很好的吻合关系。勘探实践证实，该思路和技术预测火山岩岩相是切实可行的，值得在类似的地区推广应用。
附图说明
33.图1为实施例1的相-磁关系图版。
34.图2为实施例1的相-电关系图版。
35.图3为实施例1的相-震关系图版。其中，a图为火山爆发相的地震响应图；b图为火山溢流相的地震响应图；c图为火山沉积相的地震响应图。
36.图4为实施例1的磁异常划分岩相图。
37.图5为实施例1的电阻值测井曲线反演划分岩相图。
38.图6为实施例1的自然伽马值测井曲线反演划分岩相图。
39.图7为实施例1的地震相波形分类属性平面图。
40.图8为实施例1的火山岩岩相识别平面图。
41.图9为对实施例1的研究区进行实际钻探得到的岩性图。
具体实施方式
42.为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
43.实施例1
44.本实施例提供了一种火山岩岩相逐级识别的方法，本实施例的研究区域为准噶尔盆地玛东斜坡区，该地区火山岩岩相复杂且变化快，使用目前的单一识别技术存在多解性。
45.本实施例中磁异常、测井曲线和地震剖面反射特征数据的获取方法分别为：
46.磁异常资料获取方法：首先利用滤波法获得周围地质磁力场，并从磁力弱极异常中削减区域磁场，获得剩余磁力异常信息，以实现压制地下深部磁性表体影响的目的；在对一系列已知研究成果的对比分析基础上，利用磁场深度分离分别对磁力异常信息进行关键提取，并获得相关解析信号，最终得到具体的反映目标矿区的磁力异常信息。通过对弱化磁力异常信息进行向上延伸和向下延展的一系列处理，获取到剩余磁场的异常，并借助实际探测资料进行对比，了解到不同深度下因深度磁性表体而引发的磁异常特征。
47.测井曲线资料获取方法：利用岩层的电化学特征、导电特征、放射性等地球物理特征，通过测量地球物理参数的方法获取，将地面电测仪由测井电缆下入井内，使地面电测仪可沿着井筒连续记录随深度变化的各种参数。获取的主要地球物理参数有自然伽马值(gr)、电阻值(rt)、密度值(den)、声波时差值(ac)等。
48.地震剖面反射特征数据获取方法：通过采集处理数据，形成地下波阻抗反射界面的剖面，地震剖面反射特征主要表现在形态、连续性、振幅、频率等参数上的不同。
49.具体地，本实施提供的火山岩岩相逐级识别方法包括以下步骤：
50.1、收集工区已钻井岩心资料，进行岩心观察、镜下薄片鉴定等，通过观察岩心颜色、结构、构造、二氧化硅含量、矿物成分及其含量等来确定岩样的特征岩性，并获得目标区
域的高精度磁异常平面图。本实施例中观察到岩样中所包含的特征岩性为以下几种：
51.玄武岩：深色，斑状结构、间粒结构，块状构造、杏仁构造，少量气孔构造，二氧化硅含量为45-52％。
52.安山岩：中性火山熔岩，常见斑状交织结构、斑状显微交织结构和碎裂化交织结构，杏仁构造、气孔构造，二氧化硅含量为52-63％。
53.流纹岩：颜色为灰白色或浅粉红色，常见有流纹构和斑状结构，玻璃质结构、球粒结构、霏细结构、显微文象结构，二氧化硅含量》68％。
54.火山角砾岩：具火山角砾结构、块状构造，岩屑多大于2mm，角砾成分含量变化较大。
55.凝灰岩：颜色多样，角砾晶屑岩屑凝灰结构、块状构造，岩石是由晶屑，岩屑和角砾及胶结物火山灰组成。块状或层状，是一种火山碎屑岩，其组成的火山碎屑物质有50％以上的颗粒直径小于2毫米，成分主要是火山灰。
56.沉凝灰岩：是一种由正常火山碎屑岩向正常沉积岩过渡的岩石类型，火山碎屑含量在75-25％之间，小于25％即为正常沉积岩。沉凝灰质结构、块状构造。
57.凝灰质砂岩：碎屑物粒径0.1-2mm，以正常沉积为主，含一定数量的火山碎屑(《50％)的岩石类型。凝灰质结构，班杂构造。
58.砂岩：沉积岩，主要成分为粘土矿物，含少量砂质。层理不明显，或呈块状。
59.识别出属于火山溢流相的玄武岩、安山岩、流纹岩；属于火山爆发相的火山角砾岩、凝灰岩；属于火山沉积相的沉凝灰岩、凝灰质砂岩；以及属于沉积相的砂岩。
60.2、结合已知钻井不同岩相分别在磁异常、测井曲线和地震剖面的响应特征，分别建立相-磁关系图版、相-电关系图版和相-震关系图版，具体方式为：
61.1)根据已钻井岩相对应的磁异常数据，建立如图1所示的相-磁关系图版：
62.通过对已钻井不同岩性岩相磁化率数据的统计，以散点的形式在二维坐标系内显示数据点，横坐标为样品数(个)，纵坐标为磁异常(nt)，建立相-磁关系图版。通过观察和分析数据的分布形态，发现火山爆发相 火山溢流相磁异常数据分布范围在( 150nt)至( 1000nt)之间，为强正异常；火山沉积相磁异常数据分布在(-150nt)至( 150nt)之间，为弱磁异常；沉积相磁异常数据分布范围在(-600nt)至(-150nt)之间，为负磁异常。
63.2)根据已钻井岩相对应的测井曲线的电性响应特征，选取能够区别各类岩相的特征曲线，建立图2所示的相-电关系图版：
64.本实施例选取样品岩性所对应的典型井的敏感曲线gr(自然伽马值)、den(密度值)、rt(电阻值)、ac(声波时差值)特征，以更直观明显地表现各类岩性的测井曲线特征，各类岩性具体测井响应特征如下：
65.玄武岩：中-高电阻(30-118ωm)、低伽马(33-73api)、中-高密度(2.68-2.84g/cm3)、低声波时差(55-61api)。
66.安山岩：中电阻(39-94ωm)、中伽马(71-133api)、中密度(2.50-2.83g/cm3)、低声波时差(50-57api)。
67.流纹岩：中电阻(32-76ωm)、高伽马(86-107api)、低密度(2.25-2.45g/cm3)、低声波时差(61-70api)。
68.火山角砾岩：低-中电阻(3-42ωm)、中伽马(57-103api)、低密度(2.34-2.62g/
cm3)、高声波时差(57-85api)。
69.凝灰岩：低-中电阻(3-32ωm)、高伽马(80-117api)、低密度(2.34-2.62g/cm3)、高声波时差(55-86api)。
70.沉凝灰岩：低电阻(3-10ωm)、低伽马(31-47api)、低密度(2.20-2.35g/cm3)、高声波时差(91-110api)。
71.凝灰质砂岩：低电阻(4-10ωm)、低伽马(45-54api)、低密度(2.20-2.43g/cm3)、高声波时差(90-117api)。
72.砂岩：低-中电阻(30-69ωm)、低伽马(37-46api)低-中密度(2.49-2.57g/cm3)、中声波时差(66-72api)。
73.需要说明的是，本实施例中火上角砾岩和凝灰岩的样品纯度较低，火山角砾岩中混有凝灰岩，凝灰岩样品中混有火山角砾岩，因此，两种样品的电阻值和自然伽马值较为接近。在纯度较高的样品中，火山角砾岩的电阻值高于凝灰岩的电阻值，火山角砾岩的自然伽马值低于凝灰岩的自然伽马值。
74.通过对上述岩相测井曲线的电性响应特征数据的统计，以散点的形式在二维坐标系内显示数据点，建立相-电关系图版。
75.从图2的相-电关系图版可以看出，火山溢流相电阻值高，一般大于35-45ωm，其他相类电阻值偏低。从玄武岩-安山岩-流纹岩，自然伽马值由低到高。因此从图2可以区分基性溢流相火山岩(玄武岩)、中性溢流相火山岩(安山岩)、酸性溢流相火山岩(流纹岩)，也能明显把火山溢流相和火山爆发相区分开来。
76.3)根据不同岩相在地震上的不同响应特征，建立如图3所示的相-震关系图版其中，图3的a图为火山爆发相的地震响应图、b图为火山溢流相的地震响应图、c图为火山沉积相的地震响应图，各图中白色边界围起来的区域为根据地震响应特征识别的地震相，沉积相的地震响应图与火山沉积相的地震响应图相似：
77.从已知井火山岩岩性及岩性组合对应的地震反射特征出发，选取典型岩性岩相钻井，分析其地震反射界面、形态、振幅、频率、内部及外部特征等。例如：以火山角砾岩为主的已钻井，在地震剖面上表现为弱振幅杂乱不连续反射，接近火山口。以溢流相为主的已钻井，在地震剖面上为中-弱振幅较连续平行反射。以火山沉积相为主的已钻井，在地震剖面上表现为强振幅连续平行反射。之后，通过对不同岩相在地震剖面反射特征的统计，以散点的形式在二维坐标系内显示数据点，建立相-震关系图版。
78.不同岩相在地震剖面反射特征如下：
79.火山溢流相主要以玄武岩、安山岩和流纹岩为主，外形表现为楔状、丘状、席状和透镜状，内部反射特征是倾斜层状反射，连续性好，强-中振幅，中-低频反射，平行-亚平行反射结构。
80.火山爆发相主要以火山角砾岩和凝灰岩为主，顶部具弧形特征，外形呈盾状或残余盾状，内部结构为杂乱或空白反射特征，弱反射，中低频，中等振幅，连续性差。
81.火山沉积相以凝灰岩、凝灰质砂砾岩、凝灰质砂岩、凝灰质泥岩为主，外形呈层状或丘状，内部呈中-弱振幅，弱反射，内部平行-亚平行，大倾角发射，连续性好-中等。
82.沉积相：以砂岩为主，弱-中反射、席状外形、亚平行较连续。
83.3、以图1所示的相-磁关系图版为划分依据，在高精度磁异常平面图上初步划分出
爆发相 溢流相、火山沉积岩相、沉积岩相，得到图4所示的磁异常划分岩相图。
84.具体的划分方法为：强正磁异常对应火山爆发相和火山溢流相，负磁异常对应沉积相，介于二者之间的弱磁异常对应火山沉积相。
85.4、以图2所示的相-电关系图版为划分依据，在图4划分出的岩相边界的基础上，依据电阻值对测井曲线图进行反演，进一步划分火山爆发相、火山溢流相范围，得到图5所示的电阻值测井曲线反演划分岩相图。具体的划分方法为：电阻值高于等于门槛值(35-45ωm)的区域为火山溢流相和沉积相，电阻值低于门槛值(35-45ωm)的区域为火山爆发相、火山沉积相。
86.然后依据自然伽马值对自然伽马值测井曲线图进行反演，划分溢流相玄武岩的范围，得到图6所示的自然伽马值测井曲线反演划分岩相图。具体的划分方法为：自然伽马值高于等于门槛值(70-80api)的区域为火山溢流相安山岩、火山溢流相流纹岩、火山爆发相凝灰岩；自然伽马值低于门槛值(70-80api)的区域为火山溢流相玄武岩。然后根据火山溢流相流纹岩的整体自然伽马值大于火山溢流相安山岩，区分火山溢流相流纹岩和火山溢流相安山岩。
87.5、以图3所示的相-震关系图版为划分依据，以已知井岩相的地震响应特征为基础，用类比排除的方法，在地震相波形分类属性图的平面图上划分各类岩相具体分布范围，得到图7所示的地震相波形分类属性平面图。
88.获取地震相波形分类属性平面图的具体方法为：通过提取地震信息在空间上的相似性来描述地质信息的空间变化。在石炭系顶面向下60ms目的层时窗内，根据地震道波形特征，逐道对比，求同存异，突出各地震道的相似性，刻画地震波形在横向上的变化，最后在平面上以不同颜色代表不同地震相类型，地震相反映岩相变化，从而认识岩相在平面上的分布规律。不同的波形分类(颜色)代表不同的地震波形特征，相同的分类(颜色)代表相同(或相似)的地震波形特征，得到地震相波形分类属性平面图。通过已钻井标定，在图7共识别出火山溢流相玄武岩、火山溢流相安山岩、火山爆发相凝灰岩和沉积相(主要为砂岩)等。流纹岩通过在火山溢流相区域排除安山岩、玄武岩区域识别；火山角砾岩通过在火山爆发相区域排除凝灰岩区域识别。
89.综合以上方法，用已钻井修订，并对图4-图7的岩性岩相进行综合解释，最终得到图8所示的该研究区的火山岩岩相识别平面图，完成对该研究区的火山岩岩相的逐级识别。
90.图9为对该研究区进行实际钻探得到的岩性图。从图8与图9中可以看出，本实施例提供的火山岩岩相逐级识别的方法划分的各类岩相范围与钻井结果具有很好的吻合关系。这一勘探实践证实，本发明提供的火山岩岩相逐级识别的方法是现实可行的，值得在火山岩发育的类似地区(如火山岩发育区等)推广使用。